题目内容
【题目】科学家利用石墨烯和具有粘弹性的聚硅树脂(俗称橡皮泥)制备出一种具有极高灵敏度的电力学传感材料,能够检测轻微的变形和冲击,其灵敏程度甚至能探测到蜘蛛的运动。该材料可用于制作检测人体脉搏、血压的传感器等。实验室模拟工业合成方法,制备聚硅树脂的中间体氯甲基三乙氧基硅烷ClCH2Si(OEt)3 。量取20mL甲基三氯硅烷(CH3SiCl3)注入三颈烧瓶中,开启电磁搅拌加热器升温至66℃,从a中加入浓盐酸,加热A一段时间,待温度升至110℃,停止加热,在三颈烧瓶中加入30mL无水乙醇(EtOH),迅速反应生成氯甲基三乙氧基硅烷ClCH2Si(OEt)3,待温度降至室温后,将三颈烧瓶中液体转移到蒸馏烧瓶中蒸馏,收集得到174.5℃馏分12mL。
物质 | C2H5OH | CH3SiCl3 | ClCH2SiCl3 | ClCH2Si(OEt)3 |
相对分子质量 | 46 | 149.5 | 184 | 212.5 |
熔点/℃ | -114.1 | -77.8 | — | — |
沸点/℃ | 78.3 | 66.4 | 116.5 | 174 |
密度/g·mL | 0.79 | 1.30 | 1.47 | 1.02 |
已知:①甲基三氯硅烷为无色液体,具有刺鼻恶臭,易潮解;氯甲基三乙氧基硅烷易水解,能与碱金属氢氧化物生成碱金属硅醇盐。②CH3CH2OH也可简写成EtOH
(1)连接好装置后,检验装置气密性的操作是:D和E之间夹上止水夹,B中装入适量蒸馏水,___________________________________________________说明装置气密性完好。
(2) A装置中发生反应的离子方程式是:_______________________;装置C的作用是:_______________________ ;E中所装液体是:__________________;
(3)装置D中发生反应的化学方程式为:① CH3SiCl3 + Cl2 → ClCH2SiCl3 + HCl
②___________________________________________________________;球形冷凝管的作用是:________________________;
(4) 有同学发现该装置有一处不足可能会导致实验失败,应该___________________;
(5) 该方法制备氯甲基三乙氧基硅烷的产率(实际产量/理论产量)是:_______________(保留两位有效数字)。
【答案】 微热A,B中导管口出现气泡,停止加热后若导管中液面上升,说明装置气密性完好 MnO2 + 4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O 干燥氯气 氢氧化钠溶液 ClCH3SiCl3 +3EtOH
ClCH2Si(OEt)3 + 3HCl 冷凝回流 在D和E之间增加一个装有碱石灰的干燥管 33%
【解析】(1)连接好装置后,检验装置气密性的操作是:D和E之间夹上止水夹,B中装入适量蒸馏水,微热A,B中导管口出现气泡,停止加热后若导管中液面上升,说明装置气密性完好;(2) A装置为制备氯气的装置,发生反应的离子方程式是:MnO2 + 4H++2Cl- Mn2+ + Cl2↑+ 2H2O;制得的氯气中含有氯化氢和水蒸气,通过除杂后干燥,装置C的作用是:干燥氯气;氯气有毒,过量的氯气不能直接排放在空气中必须用碱液吸收,则E中所装液体是:氢氧化钠溶液;(3)装置D中发生反应的化学方程式为:① CH3SiCl3 + Cl2 → ClCH2SiCl3 + HCl
②ClCH3SiCl3 + 3EtOH ClCH2Si(OEt)3 + 3HCl;球形冷凝管的作用是:冷凝回流,提高反应物的利用率;(4) 有同学发现该装置有一处不足可能会导致实验失败,甲基三氯硅烷易潮解,应该在D和E之间增加一个装有碱石灰的干燥管,防止水蒸气进入装置D;(5)根据反应① CH3SiCl3 + Cl2 → ClCH2SiCl3 + HCl、②ClCH3SiCl3 + 3EtOH
ClCH2Si(OEt)3 + 3HCl可得关系:
CH3SiCl3------- ClCH2Si(OEt)3
理论上生成ClCH2Si(OEt)3的质量为:20mL1.30g/mL
=36.96g;制备氯甲基三乙氧基硅烷的产率为:
。
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